Ühefaasilised alaldid - skeemid ja tööpõhimõte

Alaldi on seade, mis on ette nähtud vahelduvvoolu sisendpinge muutmiseks alalispingeks. Alaldi põhimoodul on veenisaagide komplekt, mis muundab otse vahelduvvoolu alalispingeks.

Kui on vaja võrgu parameetreid sobitada koormuse parameetritega, ühendatakse alaldi komplekt võrku sobiva trafo kaudu. Vastavalt toitevõrgu faaside arvule on alaldid ühefaasilised ja kolm faasi… Vaata täpsemalt siit — Pooljuhtalaldi klassifikatsioon… Selles artiklis käsitleme ühefaasiliste alaldite tööd.

Ühefaasiline poollaine alaldi

Lihtsaim alaldi ahel on ühefaasiline poollaine alaldi (joonis 1).

Riis. 1. Ühefaasilise juhitava poollaine alaldi skeem

R-koormusalaldi tööskeemid on näidatud joonisel 2.

Riis. 2. R-koormuse alaldi tööskeemid

Türistori avamiseks peavad olema täidetud kaks tingimust:

1) anoodi potentsiaal peab olema suurem katoodi potentsiaalist;

2) juhtelektroodile tuleb anda avanemisimpulss.

Selle ahela puhul on nende tingimuste samaaegne täitmine võimalik ainult toitepinge positiivsete poolperioodide ajal. Impulssfaasijuhtimissüsteem (SIFU) peaks moodustama avanemisimpulsse ainult toitepinge positiivsetel NSoluneperioodidel.

Taotlemisel türistor Avanemisimpulsi VS1 hetkel θ = α türistor VS1 avaneb ja positiivse pooltsükli ülejäänud aja jooksul rakendatakse koormusele1 toitepinge U (pingelangus klapil ΔUv pingega U1 (ΔUv) võrreldes ebaoluline = 1–2 V) ). Kuna koormus R on aktiivne, siis kordab koormuses olev vool pinge kuju.

Positiivse poolperioodi lõpus väheneb koormusvool i ja ventiil VS1 nullini (θ = nπ) ja pinge U1 muudab oma märki. Seetõttu rakendatakse türistorile VS1 pöördpinge, mille toimel see sulgub ja taastab oma juhtimisomadused.

Sellist ventiilide ümberlülitamist toiteallika pinge mõjul, mis perioodiliselt muudab selle polaarsust, nimetatakse loomulikuks.

Diagrammidelt on näha, et ühe juhtme muutus toob kaasa positiivse poolperioodi muutuse, mille jooksul koormusele rakendatakse toitepinget, ja seetõttu toimub elektritarbimise reguleerimine. Sissepritse α iseloomustab türistori avanemismomendi viivitust võrreldes selle loomuliku avanemise hetkega ja seda nimetatakse klapi avanemise (juhtimis) nurgaks.

EMF ja alaldi vool on positiivsete poolsiinuslainete järjestikused segmendid, mille suund on konstantne, kuid mitte konstantne suurus, st. alaldatud elektromagnetväljal ja voolul on perioodiline pulseeriv iseloom. Ja mis tahes perioodilist funktsiooni saab Fourier-seerias laiendada:

e (t) = E + en(T),

kus E on korrigeeritud EMF konstantne komponent, en(T) — muutuv komponent, mis võrdub kõigi harmooniliste komponentide summaga.

Seega võime eeldada, et koormusele rakendatakse muutuva komponendi en (t) poolt moonutatud konstantset EMF-i. EMF-i püsikomponent E on alaldatud EMF-i peamine omadus.

Koormuspinge reguleerimise protsessi selle muutmisega nimetatakse faasijuhtimiseks... Sellel skeemil on mitmeid puudusi:

1) kõrge kõrgemate harmooniliste sisaldus korrigeeritud EMF-is;

2) suured EMF-i ja voolu lainetused;

3) katkendlik vooluring;

4) madala vooluahela pinge kasutamine (kche =0,45).

Alaldi katkestusvoolu töörežiim on selline režiim, mille korral alaldi koormusahela vool katkeb, s.o. muutub nulliks.

Ühefaasiline ühepoollaine alaldi, kui töötab aktiiv-induktiivkoormusel

Poollaine alaldi töö ajastusskeemid RL-koormuse jaoks on näidatud joonisel fig. 3.

Riis. 3. Poollaine alaldi töö skeemid RL-koormuse jaoks

Skeemis toimuvate protsesside analüüsimiseks eraldame kolm ajavahemikku.

1. α <θ <δ… Sellele intervallile vastav ekvivalentskeem on näidatud joonisel fig. 4.

Re. 4. Samaväärne ahel α <θ <δ jaoks

Samaväärse skeemi järgi:

Selle ajaintervalli jooksul on eL (iseinduktsiooni EMF) kallutatud tagasi võrgu pingele U1 ja hoiab ära voolu järsu suurenemise. Võrgust saadav energia muundatakse R juures soojuseks ja akumuleerub induktiivsusega L elektromagnetväljas.

2. α <θ < π. Sellele intervallile vastav ekvivalentskeem on näidatud joonisel fig. 5.

Joonis fig. 5… Ekvivalent ahel α <θ < π jaoks

Sellel intervallil muutis iseinduktsiooni EMF eL märki (sel ajal θ = δ).

θ juures δ dL muudab oma märki ja kipub säilitama vooluahelas voolu. See on suunatud U1 järgi. Selle intervalli jooksul muudetakse võrgust saadav ja induktiivsuse L väljas kogunenud energia soojuseks R-s.

3. π θ α + λ. Sellele intervallile vastav ekvivalentskeem on näidatud joonisel fig. 6.

Riis. 6 Samaväärne vooluring

Mingil ajahetkel θ = π liinipinge U1 muudab polaarsust, kuid türistor VS1 jääb juhtivasse olekusse, sest egL ületab U1 ja päripinge säilib üle türistori. Vool dL toimel voolab läbi koormuse samas suunas, samas kui induktiivsuse L väljale salvestatud energia ei kulu täielikult ära.

Selle intervalli jooksul muundatakse osa induktiivväljas kogunenud energiast takistuses R soojuseks ja osa edastatakse võrku. Energia ülekandmist alalisvooluahelast vahelduvvooluahelasse nimetatakse inversiooniks… Sellest annavad tunnistust e ja i erinevad märgid.

Negatiivse polaarsusega U1 lõigus voolu kestus sõltub suuruste L ja R vahekorrast (XL=ωL). Mida suurem on suhe — ωL/R, seda pikem on voolu kestus λ.

Kui koormusahelas L on induktiivsus, siis muutub voolu kuju sujuvamaks ja vool voolab isegi negatiivse polaarsusega U1 aladel... Sellisel juhul ei sulgu türistor VS1 pinge U1 üleminekul 0-le. ja hetkel langeb vool nulli. Kui ωL/ R→oo, siis in α = 0 λ → 2π.

Ühefaasilise sillaalaldi tööpõhimõte pidevas režiimis aktiivsete ja aktiiv-induktiivsete koormuste kasutamisel

Ühefaasilise sillaalaldi toiteahel on näidatud joonisel fig. 7 ja selle töö ajadiagrammid aktiivsel koormusel on näidatud joonisel fig. kaheksa.

Klapisild (joonis 7) sisaldab kahte klappide rühma - katood (paarisventiilid) ja anood (paarisventiilid). Sillaahelas juhivad voolu üheaegselt kaks klappi - üks katoodrühmast ja teine ​​anoodirühmast.

Nagu näha jooniselt fig. 7 on paisud sisse lülitatud nii, et pinge U2 positiivsete pooltsüklite ajal liigub vool läbi paisu VS1 ja VS4 ning negatiivsete poolperioodide ajal läbi väravate VS2 ja VS3. Teeme eelduse, et klapid ja trafo on ideaalsed, st. Ltp = Rtp = 0, ΔUB = 0.

Riis. 7. Ühefaasilise sillaalaldi skeem

Riis. 8. Ühefaasilise sillaga juhitava alaldi töötamise skeemid takistuslikul koormusel

Selles vooluringis juhib türistoripaar VS1 ja VS4 igal ajahetkel voolu positiivsetel pooltsüklitel U2 ning VS2 ja VS3 negatiivselt. Kui kõik türistorid on suletud, rakendatakse igale neist pool toitepingest.

Kui θ =α avage VS1 ja VS4 ning koormus hakkab voolama läbi avatud VS1 ja VS4. Eelmised VS2 ja VS3 töötavad täisvõrgu pingel vastupidises suunas.Kui v = l-, muudab U2 märki ja kuna koormus on aktiivne, muutub vool nulliks ning VS1-le ja VS4-le rakendatakse pöördpinge ning need sulguvad.

Kui θ =π +α türistorid VS2 ja VS3 avanevad ning koormusvool jätkub samas suunas. Selle vooluahela voolul L = 0 on katkendlik iseloom ja ainult α = 0 korral on vool vähesel määral pidev.

Piiratud pidevrežiim on režiim, milles vool teatud ajahetkedel väheneb nullini, kuid seda ei katkestata.

Upr.max = Uobr.max = √2U2 (koos trafoga),

Upr.max = Uobr.max = √2U1 (ilma trafota).

Ahela töö aktiivne-induktiivse koormuse jaoks

R-L koormus on tüüpiline elektriseadmete mähistele ja elektrimasinate väljamähistele või kui alaldi väljundisse on paigaldatud induktiivne filter. Induktiivsuse mõju mõjutab nii koormusvoolu kõvera kuju kui ka klappe ja trafot läbiva voolu keskmisi ja efektiivseid väärtusi. Mida suurem on koormusahela induktiivsus, seda väiksem on vahelduvvoolu komponent.

Arvutuste lihtsustamiseks eeldatakse, et koormusvool on ideaalselt tasandatud (L→oo). See on seaduslik, kui ωNSL> 5R, kus ωNS – alaldi väljundi pulsatsiooni ringsagedus. Kui see tingimus on täidetud, on arvutusviga tähtsusetu ja seda võib ignoreerida.

Aktiiv-induktiivse koormuse ühefaasilise sillaalaldi töö ajastusskeemid on näidatud joonisel fig. üheksa.

Riis. 9. Ühefaasilise sildalaldi tööskeemid RL-koormusel töötamisel

Skeemis toimuvate protsesside uurimiseks eraldame kolm töövaldkonda.

1. a. Sellele intervallile vastav ekvivalentskeem on näidatud joonisel fig.kümme.

Riis. 10. Alaldi ekvivalentahel

Vaadeldaval intervallil muundub võrgust saadav energia takistuses R soojuseks ja osa koguneb induktiivsuse elektromagnetvälja.

2. α <θ < π. Sellele intervallile vastav ekvivalentskeem on näidatud joonisel fig. üksteist.

Riis. 11. Alaldi ekvivalentahel α <θ < π korral

Ajahetkel θ = δ iseinduktsiooni EMF eL = 0, kuna vool saavutab maksimaalse väärtuse.

Sellel intervallil muundatakse induktiivsusesse kogunenud ja võrgu poolt tarbitud energia takistuses R soojuseks.

3. π θ α + λ. Sellele intervallile vastav ekvivalentskeem on näidatud joonisel fig. 12.

Riis. 12. Alaldi ekvivalentahel π θ α + λ juures

Selle intervalli jooksul muudetakse osa induktiivvälja kogunenud energiast takistuses R soojuseks ja osa tagastatakse võrku.

Iseinduktsiooni EMF-i toime 3. sektsioonis toob kaasa negatiivse polaarsusega sektsioonide ilmumise korrigeeritud EMF-i kõverale ning erinevad märgid e ja i näitavad, et selles intervallis toimub elektrienergia tagastamine. võrku.

Kui ajahetkel θ = π + α ei tarbita induktiivsusesse L salvestatud energiat täielikult, siis on vool i pidev. Kui teatud ajahetkel θ = π + α avanemisimpulsse serveeritakse türistoritele VS2 ja VS3, millele antakse võrgu poolt päripinge, siis need avanevad ja nende kaudu suunatakse töötavatele VS1 ja VS4 vastupinge. võrgu poolel, mille tulemusena need sulguvad, nimetatakse seda tüüpi lülitusi loomulikuks.